JP3872540B2 - 船舶推進機用排気装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウォータージェット推進機、船外機、船内機などの船舶推進機に用いる船舶推進機用排気装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の船舶用推進機のうち水上走行船に用いるウォータージェット推進機は、２サイクルエンジンがジェットポンプを駆動する構成を採り、船体外から吸入した水を冷却水として排気管を冷却する排気装置を備えている。前記冷却水は、ジェットポンプのプロペラ室に開口した冷却水入口からジェットポンプの圧力でエンジンおよび排気管のウォータージャケットに圧送している。
【０００３】
排気管のウォータージャケットは、排気管を二重管構造として内管と外管との間にエンジンのウォータージャケットから冷却水を導入し、排気系に設けるウォーターロックの上流側で冷却水を排気通路中に排出する構成を採っている。また、近年では触媒を排気管内に介装しており、前記ウォータージャケットを触媒の周囲を含む範囲に形成して触媒をも冷却する構成を採っている。
【０００４】
触媒を備える場合には、触媒が正常に機能しているか否かを検査するために、触媒より下流側の排気ガスを定期的に採取することが望ましい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、触媒より下流側の排気ガスを採取するに当たっては、排気管に開口する排気ガス採取口が問題であった。これは、排気ガス採取口の位置如何によっては、排気管中に排出する冷却水などの水分が採取ガス中に混入したり排気管内の特定の１箇所の排気ガスしか採取できなかったりして排気ガスの分析結果が不正確になったり、排気ガス採取口に接続する排気ガス採取管を排気管に対して着脱する作業がし難くなるからである。特に、排気ガスの採取後に排気ガス採取管を排気管から取外すに当たっては、排気管から伝導する熱で排気ガス採取管が高温になっているので、これが冷却されるまで待たなければならない。
【０００６】
また、前記排気ガス採取口を排気管に設けるに当たっては、通常使用時に排気管に海水が逆流したときにも海水に触れないようにしなければならない。通常使用時に前記排気ガス採取口を閉塞する栓体が海水に晒されて濡れると、この部分が乾燥した後に残る塩分によって栓体が排気管に固着してしまうことがある。
【０００７】
本発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、排気管に排気ガス採取口を設けるに当たって、正確な分析結果が得られるようにすること、排気ガス採取管を着脱する作業がし易くなること、採取後に冷却時間をとらなくてよいようにすること、栓体が固着しないようにすることなどを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る船舶推進機用排気装置は、触媒を介装した排気管を冷却水によって冷却し、この冷却水を前記触媒より下流側で排気通路中に排出する船舶推進機用排気装置において、前記排気管における前記触媒と前記冷却水排出部との間であって触媒の下流側に、触媒から流出した排気ガスの流れる方向を流出方向とは交差する方向に変える屈曲部と、この屈曲部から一方向に延びる延在部とを設け、この延在部における前記屈曲部から排気ガスの下流方向に離間する部位に、排気ガス採取管を接続する排気ガス採取口を開口させたものである。
したがって、冷却水は排気ガス採取口より下流側に排出されて排気ガスによって押し流されるから、排気ガスを採取するときに排気ガス採取口に取付けた排気ガス採取管に水分が流入することがない。また、本発明によれば、排気管の屈曲部によって触媒下流側の排気ガスが撹拌され、この撹拌された排気ガスを排気ガス採取口から採取することができる。
【０００９】
第２の発明に係る船舶推進機用排気装置は、第１の発明に係る船舶推進機用排気装置において、冷却水排出部を、冷却水排出口が排気の下流側を指向する構成としたものである。
したがって、冷却水を排気ガス採取口から離間する方向へ排気ガスに逆らうことなく排出することができる。
【００１１】
第３の発明に係る船舶推進機用排気装置は、第１の発明に係る船舶推進機用排気装置において、排気ガス採取口と触媒との間の排気管に温度センサを温度検出部が排気通路中に臨むように取付けたものである。
本発明によれば、排気ガスは温度センサの温度検出部に当たることによって流れが乱れて撹拌されるから、前記温度検出部の周辺を通る排気ガスを混ぜ合わせた状態で採取できる。
【００１２】
第４の発明に係る船舶推進機用排気装置は、第１の発明に係る船舶推進機用排気装置において、排気ガス採取口を、シートによって開閉される開口部の下方に配設したものである。
したがって、シートを開口部の上方から外して開口部を開くことによって排気ガス採取口が露出する。
【００１３】
第５の発明に係る船舶推進機用排気装置は、第１の発明に係る船舶推進機用排気装置において、排気ガス採取口の周囲に冷却水通路を延在させたものである。
したがって、排気ガス採取口に接続した排気ガス採取管が冷却水によって冷却される。
【００１５】
第６の発明に係る船舶推進機用排気装置は、第１の発明に係る船舶推進機用排気装置において、排気ガス採取口を排気管における排気通路の中心線より上方に配設したものである。
したがって、この船舶推進機用排気装置を搭載した船舶を海上で使用する場合に海水が排気出口から排気管中に逆流したとしても、排気ガス採取口に達し難い。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図１ないし図６によって詳細に説明する。
【００１７】
図１はこの実施の形態による水上走行船の側面図で、同図は船体の一部を破断して要部が露出する状態で描いてある。図２は水上走行船の概略構成を示す平面図、図３はエンジンを船体の前側から見た状態を示す正面図で、同図は排気装置の触媒装着部を部分的に破断して描いてある。図４は排気管の要部の縦断面図、図５は排気管の要部の横断面図である。なお、図５中に図４の破断位置をIV−IV線によって示している。図６は図５における排気管のVI−VI線断面図である。
【００１８】
これらの図において、符号１はこの実施の形態による水上走行船を示し、符号２はこの水上走行船１の船体を示す。この水上走行船１は、乗員が船体２上のシート３に跨って着座し、このシート３の前方に設けられた操向ハンドル４を把持して航走するものである。また、シート３の左右両側方には、図２および３に示すように、乗員の足を乗せるためのステップ２ａが船体２に一体的に形成してある。
【００１９】
船体２内は、船底２ｂに立設したバルクヘッド５によって前後に仕切られたエンジン室６とポンプ室７とが画成されている。バルクヘッド５より船体前側に位置づけられたエンジン室６内には、前記シート３の下方であって船体２の左右方向の中央となる位置にエンジン８を搭載し、このエンジン８の前方に燃料タンク９を配設している。なお、シート３は、船体２に着脱自在に取付けてあり、船体２に取付けた状態で下方のメンテナンス用開口２ｃ（図２参照）を上方から覆って閉塞するように構成している。この開口２ｃは、シート３を船体２から取外すことによって、エンジン８および後述する排気装置の上流部分が露出するように形成している。
【００２０】
前記エンジン８は、水冷式２サイクル２気筒型で２個の気筒を船体２の前後方向に並べた構造を採っており、船体２の後部に設けたジェットポンプ１０に連結し、このジェットポンプ１０とともにこの水上走行船１を駆動するウォータージェット推進機を構成している。この実施の形態で示すエンジン８は、エンジン冷却水をジェットポンプ１０のプロペラ室１０ａ（図２参照）から船体外の水を吸入する構造を採っている。なお、エンジン冷却水をエンジン８に導くための圧力は、前記プロペラ室１０ａ内の圧力を用いている。
【００２１】
このエンジン８は図３に示すように、クランクケース８ａの船体右側に吸気装置１１を接続し、シリンダボディ８ｂの船体左側に排気装置１２を接続している。前記吸気装置１１は、気化器１１ａと吸気サイレンサー１１ｂなどから構成している。
【００２２】
前記排気装置１２は、図１および図２に示すように、前記シリンダボディ８ｂの船体左側の排気口（図示せず）に接続して排気通路をエンジン８の前方へ延在させる排気マニホールド１３と、この排気マニホールド１３の船体右側を指向する前端に接続し、エンジン８のシリンダ部分より船体右側で船体後側へ延びる排気チャンバー１４と、この排気チャンバー１４の後端に後述する触媒保持用フランジ１５を介して接続し、エンジン８の後方で船体正面視において右下がりに延びる排気管１６と、この排気管１６の後端にゴム製連通ホース１７を介して接続したウォーターロック１８と、このウォーターロック１８の上部から上方へ延びてジェットポンプ１０の上方を横切りかつジェットポンプ１０より船体右側において後下がりに延在してジェットポンプ１０の後端部のジェットポンプ収容室側壁に接続された排出管１９と、前記排気チャンバー１４と排気管１６との接続部分の内側に装着した触媒２０などから構成されており、エンジン８の排気ガスを船体後部のジェットポンプ収容室側壁に開口する排気出口１９ａからジェットポンプ収容室内に排出する構造になっている。
【００２３】
この排気装置１２は、船体２内に収容されているため航走時の風による冷却が期待できない関係からエンジン冷却水によって冷却する構造を採っている。すなわち、前記排気マニホールド１３、排気チャンバー１４および排気管１６をそれぞれ鋳造によって二重管構造をなすように一体に形成し、これらの内部に形成された空間を冷却水通路とするウォータージャケットにエンジン冷却水を流すように構成している。
【００２４】
前記ウォータージャケットの冷却水通路を図３〜図６中に符号Ｗで示し、排気マニホールド１３、排気チャンバー１４および排気管１６の内管部分をそれぞれ１３ａ，１４ａ，１６ａで示し、外管部分をそれぞれ１３ｂ，１４ｂ，１６ｂで示す。また、前記内管部分の内側に形成される排気通路を符号Ｓで示す。なお、排気チャンバー１４と排気管１６の間に介装する触媒保持用フランジ１５にも、図４に示すように、エンジン冷却水を流す冷却水通路Ｗを形成している。
【００２５】
この触媒保持用フランジ１５が保持する触媒２０は、図４に示すように、触媒金属（図示せず）を担持した断面略ハニカム状のアルミナなどからなる担体２０ａを金属製保持円筒２０ｂの内方に固着させることによって形成しており、この金属製保持円筒２０ｂを触媒保持用フランジ１５に固着している。
【００２６】
また、この排気装置１２は、触媒２０やこの触媒２０の下流側の排気管１６の温度を排気ガス用温度センサ２１および排気管用温度センサ２２を用いて検出し、触媒や排気管１６が過熱されたときに図示してない制御装置によって警告を発生させたりエンジン８を停止するように構成している。
【００２７】
排気装置１２に供給するエンジン冷却水は、エンジン８内のウォータージャケット（図示せず）から排気マニホールド１３内の冷却水通路Ｗに流入させている。また、この排気装置１２は、エンジン冷却水を排気マニホールド１３から排気管１６まで流した後、この排気管１６の後端から排気通路Ｓ中に排出する構造を採っている。
【００２８】
ここで、エンジン冷却水を排気通路Ｓ中に排出する排気管１６の構成を図４〜図６によって説明する。
排気管１６は、図４に示すように、前記触媒２０から流出した排気ガスの流れる方向を流出方向とは交差する方向に変える屈曲部１６ｄと、この屈曲部１６ｄから一方向に延びる延在部１６ｅとを有する逆向きＳ字状に屈曲させて形成し、屈曲部１６ｄの最上部にエンジン冷却水の一部をパイロット水として排気管外へ排出するための排水口１６ｃを開口させるとともに、後端（下流端）に、船体２の後方（排気ガスが流れる方向の下流側）を指向するように冷却水出口２３を開口させている。前記パイロット水は、排気装置１２にエンジン冷却水が流れていることを運転者が確認するために、排気管１６に接続したパイロット水用配水管（図示せず）によって船体外へ排出する。
【００２９】
また、排気管１６の後端には、金属によって円環状に形成した絞り部材２４を固定している。この絞り部材２４は、前記冷却水出口２３を覆う構造を採っており、上下方向の２箇所に排気管１６の冷却水通路Ｗに連通する冷却水穴２４ａを穿設している。この冷却水穴２４ａが第２の発明に係る冷却水排出口を構成している。なお、図４は、絞り部材２４を冷却水穴２４ａが表れる位置で破断して描いてある。また、図５中に符号２４ｂで示すものは、絞り部材２４を排気管１６に固定するためのねじである。
【００３０】
すなわち、エンジン冷却水は、排気管１６内の冷却水通路Ｗから前記排水口１６ｃを通ってパイロット水として排水されるとともに、前記冷却水穴２４ａを通って連通ホース１７内へ流入し、この連通ホース１７からウォーターロック１８へ流入する。ウォーターロック１８内に溜まったエンジン冷却水は、排気ガスの圧力によって排出管１９に押し出され、排気出口１９ａからジェットポンプ収容室内に排出される。
【００３１】
また、前記排気管１６は、前記排気ガス用温度センサ２１と排気管用温度センサ２２とを取付けるとともに、排気ガスを採取するための排気ガス採取口２５と、エンジン冷却水をエンジン８から排気管１６に直接排出するための冷却水排出口２６とを形成している。前記排気ガス用温度センサ２１は、図５に示すように、温度検出部２１ａを排気通路Ｓに先端が排気通路中心に達するように臨ませ、触媒２０の下流端の近傍に配設している。前記排気管用温度センサ２２は、排気管１６における上部の屈曲部分の頂点となる部位、言い換えれば、触媒２０の下流側の排気通路Ｓの中心線ＥC が排気管１６と交差する部位に、温度検出部２２ａを内管部分１６ａに接触させて取付けている。
【００３２】
排気管１６の前記排気ガス採取口２５は、前記排気ガス用温度センサ２１より下流側かつ冷却水出口２３より上流側であって、図５に示すように、排気管１６を排気チャンバー１４および排気マニホールド１３などとともにエンジン８に装着した状態で排気管１６の上面となる部位、すなわち排気通路の中心線より上方に配設している。詳述すると、この排気ガス採取口２５は、図４に示すように、前記排気管１６の延在部１６ｅにおける屈曲部１６ｄから排気ガスの下流方向に離間する部位に形成されている。このように排気ガス採取口２５を形成することにより、この排気ガス採取口２５は、図５に示すように、前記触媒２０を排気の下流側から見た状態で前記触媒２０とは離間する部位に位置付けられる。なお、図５は排気ガス採取口２５に排気ガス採取管２７を取付けた状態で描いてある。この排気ガス採取管２７は、先端の吸込口が排気通路の中心付近に位置づけられるように形成している。排気ガスを採取しないときには、排気ガス採取口２５に図示してない栓体を螺着させ、排気ガスが漏れることがないようにする。また、この排気管１６は、図５および図６に示すように、排気ガス採取口２５の周囲に冷却水通路Ｗを延在させている。
【００３３】
排気管１６の前記冷却水排出口２６は、前記排気ガス採取口２５より下流側に位置づけられ、エンジン冷却水が排気ガス採取口２６から離間する方向へ排出されるように形成している。この構成を採ることにより、排気ガスを採取するときに排気ガス採取口２５の近傍でエンジン冷却水を排気通路Ｓ中に排出しても、エンジン冷却水が排気ガスとともに採取されることがない。
【００３４】
このように構成した水上走行船１では、エンジン８が始動すると排気ガスがシリンダボディ８ｂから排気装置１２の排気マニホールド１３へ排出されて排気チャンバー１４内で膨張する。そして、この排気ガスの全量が触媒２０を通って下流側の排気管１６内に流入し、ここから連通ホース１７、ウォーターロック１８および排出管１９を通って船体外へ排出される。排気ガスが前記触媒２０を通ることによって排気ガス中に含まれる有害成分が燃焼され除去される。
【００３５】
一方、エンジン８が始動することによって、エンジン冷却水がシリンダボディ８ｂから排気装置１２の冷却水通路Ｗに供給される。このエンジン冷却水は、一部が排気管１６からパイロット水として排水されるものの、大部分が排気マニホールド１３→排気チャンバー１４→触媒保持用フランジ１５→排気管１６→絞り部材２４→連通ホース１７→ウォーターロック１８という順に流れ、前記各部材および触媒２０を冷却する。
【００３６】
排気ガスを採取するには、先ず、船体２を水上に浮かべかつエンジン８を停止させた状態でシート３を船体２から取外す。シート３を取外すことによって、シート下方のメンテナンス用開口２ｃから排気管１６が露出する。その後、前記開口２ｃから手を差し伸べて排気ガス採取口２５を閉塞している栓体を取外し、栓体に代えて排気ガス採取管２７を排気管１６に螺着させる。
【００３７】
このように排気ガス採取管２７を取付けた後にエンジン８を始動させ、触媒２０が活性温度に達した後に排気ガス採取管２７を通して排気ガスを分析装置などに導く。触媒２０が活性温度に達したか否を判定するに当たっては、排気ガス用温度センサ２１で排気ガス温度を検出することによって行う。
【００３８】
排気ガスの採取中は、定常航走時と同様に排気装置１２に冷却水通路Ｗにエンジン冷却水が流れ、排気管１６の冷却水出口２３から絞り部材２４の冷却水穴２４ａを通って排気通路Ｓ中に排出される。このとき、エンジン冷却水は排気ガス採取口２５より下流側に排出されるから、排気ガスによって押し流されて排気ガス採取管２７側に流れることがない。しかも、エンジン冷却水が排気通路Ｓに流れ込む冷却水排出口となる冷却水穴２４ａが排気の下流側を指向しているので、エンジン冷却水は排気ガス採取口２５から離間する方向へ流れる。したがって、排気ガス採取管２７に水分が吸入されることがない。
【００３９】
また、排気管１６は、排気ガス採取口２５と触媒２０との間に排気ガス用温度センサ２１を温度検出部２１ａが排気通路Ｓ中に臨むように取付けてあるから、排気ガスの採取中に排気ガスは前記温度検出部２１ａに当たることによって流れが乱れて攪拌される。したがって、前記温度検出部２１ａの周辺を通る排気ガスを混ぜ合わせた状態で採取できる。
【００４０】
排気ガスを採取し終わった後、排気ガス採取管２７を排気管１６から取外し、栓体を排気ガス採取口２５に螺着させてここを閉塞する。排気管１６は排気ガス採取口２５の周囲に冷却水通路Ｗを延在させているので、排気ガスの採取中に排気ガス採取管２７がエンジン冷却水によって冷却されることから、前記取外し作業を行うときに冷却時間をとらなくてよい。
栓体で排気ガス採取口２５を閉塞した後にシート３を船体２に取付けることによって、排気ガスの採取作業が全て終了する。
【００４１】
さらに、この水上走行船１で海上を航走しているときに例えば転覆したときには、排気装置１２中に海水が排気出口１９ａから逆流することがある。通常はウォーターロック１８より上流側へは海水が逆流することはないが、乗員数が多いときなどで喫水線が相対的に上側に位置づけられる状態で転覆すると、海水がウォーターロック１８より上流側へも逆流することがある。このような場合であっても、この水上走行船１の排気装置１２は排気ガス採取口２５を排気管１６における排気通路Ｓの中心線より上方に配設しているから、逆流した海水が排気ガス採取口２５に達することがない。
したがって、通常使用時に排気ガス採取口２５を閉塞する栓体が海水に晒されるのを防ぐことができる。
【００５０】
また、上述した各実施の形態では、本発明に係る排気装置を水上走行船用ウォータージェット推進機に適用する例を示したが、この推進機に限定されることはなく、他の船舶用推進機、例えば船外機や船内機などにも本発明を適用することができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように第１の発明に係る船舶推進機用排気装置は、触媒を介装した排気管を冷却水によって冷却し、この冷却水を前記触媒より下流側で排気通路中に排出する船舶推進機用排気装置において、前記排気管における前記触媒と前記冷却水排出部との間であって触媒の下流側に、触媒から流出した排気ガスの流れる方向を流出方向とは交差する方向に変える屈曲部と、この屈曲部から一方向に延びる延在部とを設け、この延在部における前記屈曲部から排気ガスの下流方向に離間する部位に、排気ガス採取管を接続する排気ガス採取口を開口させたため、冷却水は排気ガス採取口より下流側に排出されて排気ガスによって押し流されるから、排気ガスを採取するときに排気ガス採取口に取付けた排気ガス採取管に水分が流入することがなく、撹拌された排気ガスを排気ガス採取口から採取することができる。
したがって、排気ガスを採取するときに水分が排気ガスとともに採取されることがないとともに撹拌された排気ガスを採取できることから、排気ガスの分析結果が正確になる。
【００５２】
第２の発明に係る船舶推進機用排気装置は、第１の発明に係る船舶推進機用排気装置において、冷却水排出部を、冷却水排出口が排気の下流側を指向する構成としたため、冷却水を排気ガス採取口から離間する方向へ排気ガスに逆らうことなく排出することができる。
したがって、排気ガスを採取するときに排気ガス採取口に取付けた排気ガス採取管に水分が流入するのを阻止できるから、排気ガスの分析結果がより一層正確になる。
【００５４】
第３の発明に係る船舶推進機用排気装置は、第１の発明に係る船舶推進機用排気装置において、排気ガス採取口と触媒との間の排気管に温度センサを温度検出部が排気通路中に臨むように取付けたため、排気ガスは温度センサの温度検出部に当たることによって流れが乱れて撹拌される。
したがって、温度センサの温度検出部の周辺を通る排気ガスを混ぜ合わせた状態で採取できるから、排気ガスの分析結果が正確になる。
【００５５】
第４の発明に係る船舶推進機用排気装置は、第１の発明に係る船舶推進機用排気装置において、排気ガス採取口を、シートによって開閉される開口部の下方に配設したため、シートを開口部の上方から外して開口部を開くことによって排気ガス採取口が露出する。
【００５６】
したがって、排気ガス採取口の栓体および排気ガス採取管の着脱作業を船体の外側から開口部に手を差し伸べることによって行うことができるから、排気ガスを採取するに当たって作業がし易い。
【００５７】
第５の発明に係る船舶推進機用排気装置は、第１の発明に係る船舶推進機用排気装置において、排気ガス採取口の周囲に冷却水通路を延在させたため、排気ガス採取口に接続した排気ガス採取管が冷却水によって冷却される。
【００５８】
したがって、排気ガス採取管が相対的に低温になるので、排気ガスの採取後に排気ガス採取管を排気管から取外すときに排気ガス採取管が冷却されるまで待たなくてよく、作業時間を短縮することができる。
【００６１】
第６の発明に係る船舶推進機用排気装置は、第１の発明に係る船舶推進機用排気装置において、排気ガス採取口を排気管における排気通路の中心線より上方に配設したため、この船舶推進機用排気装置を搭載した船舶を海上で使用する場合に海水が排気出口から排気管中に逆流したとしても、排気ガス採取口に達し難い。
【００６２】
したがって、通常使用時に排気ガス採取口を閉塞する栓体が海水に晒されて濡れるのを防止できるから、前記栓体が塩分の付着により固着することがなく、排気ガス採取時に栓体を容易に取外すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 水上走行船の側面図である。
【図２】 水上走行船の概略構成を示す平面図である。
【図３】 エンジンを船体の前側から見た状態を示す正面図である。
【図４】 排気管の要部の縦断面図である。
【図５】 排気管の要部の横断面図である。
【図６】 図６は図５における排気管のVI−VI線断面図である。
【符号の説明】
１…水上走行船、８…エンジン、１２…排気装置、１５…触媒保持用フランジ、１６…排気管、２０…触媒、２１…排気ガス用温度センサ、２４…絞り部材、２４ａ…冷却水穴、２５…排気ガス採取口、２７…排気ガス採取管、Ｓ…排気通路、Ｗ…冷却水通路。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウォータージェット推進機、船外機、船内機などの船舶推進機に用いる船舶推進機用排気装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の船舶用推進機のうち水上走行船に用いるウォータージェット推進機は、２サイクルエンジンがジェットポンプを駆動する構成を採り、船体外から吸入した水を冷却水として排気管を冷却する排気装置を備えている。前記冷却水は、ジェットポンプのプロペラ室に開口した冷却水入口からジェットポンプの圧力でエンジンおよび排気管のウォータージャケットに圧送している。
【０００３】
排気管のウォータージャケットは、排気管を二重管構造として内管と外管との間にエンジンのウォータージャケットから冷却水を導入し、排気系に設けるウォーターロックの上流側で冷却水を排気通路中に排出する構成を採っている。また、近年では触媒を排気管内に介装しており、前記ウォータージャケットを触媒の周囲を含む範囲に形成して触媒をも冷却する構成を採っている。
【０００４】
触媒を備える場合には、触媒が正常に機能しているか否かを検査するために、触媒より下流側の排気ガスを定期的に採取することが望ましい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、触媒より下流側の排気ガスを採取するに当たっては、排気管に開口する排気ガス採取口が問題であった。これは、排気ガス採取口の位置如何によっては、排気管中に排出する冷却水などの水分が採取ガス中に混入したり排気管内の特定の１箇所の排気ガスしか採取できなかったりして排気ガスの分析結果が不正確になったり、排気ガス採取口に接続する排気ガス採取管を排気管に対して着脱する作業がし難くなるからである。特に、排気ガスの採取後に排気ガス採取管を排気管から取外すに当たっては、排気管から伝導する熱で排気ガス採取管が高温になっているので、これが冷却されるまで待たなければならない。
【０００６】
また、前記排気ガス採取口を排気管に設けるに当たっては、通常使用時に排気管に海水が逆流したときにも海水に触れないようにしなければならない。通常使用時に前記排気ガス採取口を閉塞する栓体が海水に晒されて濡れると、この部分が乾燥した後に残る塩分によって栓体が排気管に固着してしまうことがある。
【０００７】
本発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、排気管に排気ガス採取口を設けるに当たって、正確な分析結果が得られるようにすること、排気ガス採取管を着脱する作業がし易くなること、採取後に冷却時間をとらなくてよいようにすること、栓体が固着しないようにすることなどを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る船舶推進機用排気装置は、触媒を介装した排気管を冷却水によって冷却し、この冷却水を前記触媒より下流側で排気通路中に排出する船舶推進機用排気装置において、前記排気管における前記触媒と前記冷却水排出部との間であって触媒の下流側に、触媒から流出した排気ガスの流れる方向を流出方向とは交差する方向に変える屈曲部と、この屈曲部から一方向に延びる延在部とを設け、この延在部における前記屈曲部から排気ガスの下流方向に離間する部位に、排気ガス採取管を接続する排気ガス採取口を開口させたものである。
したがって、冷却水は排気ガス採取口より下流側に排出されて排気ガスによって押し流されるから、排気ガスを採取するときに排気ガス採取口に取付けた排気ガス採取管に水分が流入することがない。また、本発明によれば、排気管の屈曲部によって触媒下流側の排気ガスが撹拌され、この撹拌された排気ガスを排気ガス採取口から採取することができる。
【０００９】
第２の発明に係る船舶推進機用排気装置は、第１の発明に係る船舶推進機用排気装置において、冷却水排出部を、冷却水排出口が排気の下流側を指向する構成としたものである。
したがって、冷却水を排気ガス採取口から離間する方向へ排気ガスに逆らうことなく排出することができる。
【００１１】
第３の発明に係る船舶推進機用排気装置は、第１の発明に係る船舶推進機用排気装置において、排気ガス採取口と触媒との間の排気管に温度センサを温度検出部が排気通路中に臨むように取付けたものである。
本発明によれば、排気ガスは温度センサの温度検出部に当たることによって流れが乱れて撹拌されるから、前記温度検出部の周辺を通る排気ガスを混ぜ合わせた状態で採取できる。
【００１２】
第４の発明に係る船舶推進機用排気装置は、第１の発明に係る船舶推進機用排気装置において、排気ガス採取口を、シートによって開閉される開口部の下方に配設したものである。
したがって、シートを開口部の上方から外して開口部を開くことによって排気ガス採取口が露出する。
【００１３】
第５の発明に係る船舶推進機用排気装置は、第１の発明に係る船舶推進機用排気装置において、排気ガス採取口の周囲に冷却水通路を延在させたものである。
したがって、排気ガス採取口に接続した排気ガス採取管が冷却水によって冷却される。
【００１５】
第６の発明に係る船舶推進機用排気装置は、第１の発明に係る船舶推進機用排気装置において、排気ガス採取口を排気管における排気通路の中心線より上方に配設したものである。
したがって、この船舶推進機用排気装置を搭載した船舶を海上で使用する場合に海水が排気出口から排気管中に逆流したとしても、排気ガス採取口に達し難い。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図１ないし図６によって詳細に説明する。
【００１７】
図１はこの実施の形態による水上走行船の側面図で、同図は船体の一部を破断して要部が露出する状態で描いてある。図２は水上走行船の概略構成を示す平面図、図３はエンジンを船体の前側から見た状態を示す正面図で、同図は排気装置の触媒装着部を部分的に破断して描いてある。図４は排気管の要部の縦断面図、図５は排気管の要部の横断面図である。なお、図５中に図４の破断位置をIV−IV線によって示している。図６は図５における排気管のVI−VI線断面図である。
【００１８】
これらの図において、符号１はこの実施の形態による水上走行船を示し、符号２はこの水上走行船１の船体を示す。この水上走行船１は、乗員が船体２上のシート３に跨って着座し、このシート３の前方に設けられた操向ハンドル４を把持して航走するものである。また、シート３の左右両側方には、図２および３に示すように、乗員の足を乗せるためのステップ２ａが船体２に一体的に形成してある。
【００１９】
船体２内は、船底２ｂに立設したバルクヘッド５によって前後に仕切られたエンジン室６とポンプ室７とが画成されている。バルクヘッド５より船体前側に位置づけられたエンジン室６内には、前記シート３の下方であって船体２の左右方向の中央となる位置にエンジン８を搭載し、このエンジン８の前方に燃料タンク９を配設している。なお、シート３は、船体２に着脱自在に取付けてあり、船体２に取付けた状態で下方のメンテナンス用開口２ｃ（図２参照）を上方から覆って閉塞するように構成している。この開口２ｃは、シート３を船体２から取外すことによって、エンジン８および後述する排気装置の上流部分が露出するように形成している。
【００２０】
前記エンジン８は、水冷式２サイクル２気筒型で２個の気筒を船体２の前後方向に並べた構造を採っており、船体２の後部に設けたジェットポンプ１０に連結し、このジェットポンプ１０とともにこの水上走行船１を駆動するウォータージェット推進機を構成している。この実施の形態で示すエンジン８は、エンジン冷却水をジェットポンプ１０のプロペラ室１０ａ（図２参照）から船体外の水を吸入する構造を採っている。なお、エンジン冷却水をエンジン８に導くための圧力は、前記プロペラ室１０ａ内の圧力を用いている。
【００２１】
このエンジン８は図３に示すように、クランクケース８ａの船体右側に吸気装置１１を接続し、シリンダボディ８ｂの船体左側に排気装置１２を接続している。前記吸気装置１１は、気化器１１ａと吸気サイレンサー１１ｂなどから構成している。
【００２２】
前記排気装置１２は、図１および図２に示すように、前記シリンダボディ８ｂの船体左側の排気口（図示せず）に接続して排気通路をエンジン８の前方へ延在させる排気マニホールド１３と、この排気マニホールド１３の船体右側を指向する前端に接続し、エンジン８のシリンダ部分より船体右側で船体後側へ延びる排気チャンバー１４と、この排気チャンバー１４の後端に後述する触媒保持用フランジ１５を介して接続し、エンジン８の後方で船体正面視において右下がりに延びる排気管１６と、この排気管１６の後端にゴム製連通ホース１７を介して接続したウォーターロック１８と、このウォーターロック１８の上部から上方へ延びてジェットポンプ１０の上方を横切りかつジェットポンプ１０より船体右側において後下がりに延在してジェットポンプ１０の後端部のジェットポンプ収容室側壁に接続された排出管１９と、前記排気チャンバー１４と排気管１６との接続部分の内側に装着した触媒２０などから構成されており、エンジン８の排気ガスを船体後部のジェットポンプ収容室側壁に開口する排気出口１９ａからジェットポンプ収容室内に排出する構造になっている。
【００２３】
この排気装置１２は、船体２内に収容されているため航走時の風による冷却が期待できない関係からエンジン冷却水によって冷却する構造を採っている。すなわち、前記排気マニホールド１３、排気チャンバー１４および排気管１６をそれぞれ鋳造によって二重管構造をなすように一体に形成し、これらの内部に形成された空間を冷却水通路とするウォータージャケットにエンジン冷却水を流すように構成している。
【００２４】
前記ウォータージャケットの冷却水通路を図３〜図６中に符号Ｗで示し、排気マニホールド１３、排気チャンバー１４および排気管１６の内管部分をそれぞれ１３ａ，１４ａ，１６ａで示し、外管部分をそれぞれ１３ｂ，１４ｂ，１６ｂで示す。また、前記内管部分の内側に形成される排気通路を符号Ｓで示す。なお、排気チャンバー１４と排気管１６の間に介装する触媒保持用フランジ１５にも、図４に示すように、エンジン冷却水を流す冷却水通路Ｗを形成している。
【００２５】
この触媒保持用フランジ１５が保持する触媒２０は、図４に示すように、触媒金属（図示せず）を担持した断面略ハニカム状のアルミナなどからなる担体２０ａを金属製保持円筒２０ｂの内方に固着させることによって形成しており、この金属製保持円筒２０ｂを触媒保持用フランジ１５に固着している。
【００２６】
また、この排気装置１２は、触媒２０やこの触媒２０の下流側の排気管１６の温度を排気ガス用温度センサ２１および排気管用温度センサ２２を用いて検出し、触媒や排気管１６が過熱されたときに図示してない制御装置によって警告を発生させたりエンジン８を停止するように構成している。
【００２７】
排気装置１２に供給するエンジン冷却水は、エンジン８内のウォータージャケット（図示せず）から排気マニホールド１３内の冷却水通路Ｗに流入させている。また、この排気装置１２は、エンジン冷却水を排気マニホールド１３から排気管１６まで流した後、この排気管１６の後端から排気通路Ｓ中に排出する構造を採っている。
【００２８】
ここで、エンジン冷却水を排気通路Ｓ中に排出する排気管１６の構成を図４〜図６によって説明する。
排気管１６は、図４に示すように、前記触媒２０から流出した排気ガスの流れる方向を流出方向とは交差する方向に変える屈曲部１６ｄと、この屈曲部１６ｄから一方向に延びる延在部１６ｅとを有する逆向きＳ字状に屈曲させて形成し、屈曲部１６ｄの最上部にエンジン冷却水の一部をパイロット水として排気管外へ排出するための排水口１６ｃを開口させるとともに、後端（下流端）に、船体２の後方（排気ガスが流れる方向の下流側）を指向するように冷却水出口２３を開口させている。前記パイロット水は、排気装置１２にエンジン冷却水が流れていることを運転者が確認するために、排気管１６に接続したパイロット水用配水管（図示せず）によって船体外へ排出する。
【００２９】
また、排気管１６の後端には、金属によって円環状に形成した絞り部材２４を固定している。この絞り部材２４は、前記冷却水出口２３を覆う構造を採っており、上下方向の２箇所に排気管１６の冷却水通路Ｗに連通する冷却水穴２４ａを穿設している。この冷却水穴２４ａが第２の発明に係る冷却水排出口を構成している。なお、図４は、絞り部材２４を冷却水穴２４ａが表れる位置で破断して描いてある。また、図５中に符号２４ｂで示すものは、絞り部材２４を排気管１６に固定するためのねじである。
【００３０】
すなわち、エンジン冷却水は、排気管１６内の冷却水通路Ｗから前記排水口１６ｃを通ってパイロット水として排水されるとともに、前記冷却水穴２４ａを通って連通ホース１７内へ流入し、この連通ホース１７からウォーターロック１８へ流入する。ウォーターロック１８内に溜まったエンジン冷却水は、排気ガスの圧力によって排出管１９に押し出され、排気出口１９ａからジェットポンプ収容室内に排出される。
【００３１】
また、前記排気管１６は、前記排気ガス用温度センサ２１と排気管用温度センサ２２とを取付けるとともに、排気ガスを採取するための排気ガス採取口２５と、エンジン冷却水をエンジン８から排気管１６に直接排出するための冷却水排出口２６とを形成している。前記排気ガス用温度センサ２１は、図５に示すように、温度検出部２１ａを排気通路Ｓに先端が排気通路中心に達するように臨ませ、触媒２０の下流端の近傍に配設している。前記排気管用温度センサ２２は、排気管１６における上部の屈曲部分の頂点となる部位、言い換えれば、触媒２０の下流側の排気通路Ｓの中心線ＥC が排気管１６と交差する部位に、温度検出部２２ａを内管部分１６ａに接触させて取付けている。
【００３２】
排気管１６の前記排気ガス採取口２５は、前記排気ガス用温度センサ２１より下流側かつ冷却水出口２３より上流側であって、図５に示すように、排気管１６を排気チャンバー１４および排気マニホールド１３などとともにエンジン８に装着した状態で排気管１６の上面となる部位、すなわち排気通路の中心線より上方に配設している。詳述すると、この排気ガス採取口２５は、図４に示すように、前記排気管１６の延在部１６ｅにおける屈曲部１６ｄから排気ガスの下流方向に離間する部位に形成されている。このように排気ガス採取口２５を形成することにより、この排気ガス採取口２５は、図５に示すように、前記触媒２０を排気の下流側から見た状態で前記触媒２０とは離間する部位に位置付けられる。なお、図５は排気ガス採取口２５に排気ガス採取管２７を取付けた状態で描いてある。この排気ガス採取管２７は、先端の吸込口が排気通路の中心付近に位置づけられるように形成している。排気ガスを採取しないときには、排気ガス採取口２５に図示してない栓体を螺着させ、排気ガスが漏れることがないようにする。また、この排気管１６は、図５および図６に示すように、排気ガス採取口２５の周囲に冷却水通路Ｗを延在させている。
【００３３】
排気管１６の前記冷却水排出口２６は、前記排気ガス採取口２５より下流側に位置づけられ、エンジン冷却水が排気ガス採取口２６から離間する方向へ排出されるように形成している。この構成を採ることにより、排気ガスを採取するときに排気ガス採取口２５の近傍でエンジン冷却水を排気通路Ｓ中に排出しても、エンジン冷却水が排気ガスとともに採取されることがない。
【００３４】
このように構成した水上走行船１では、エンジン８が始動すると排気ガスがシリンダボディ８ｂから排気装置１２の排気マニホールド１３へ排出されて排気チャンバー１４内で膨張する。そして、この排気ガスの全量が触媒２０を通って下流側の排気管１６内に流入し、ここから連通ホース１７、ウォーターロック１８および排出管１９を通って船体外へ排出される。排気ガスが前記触媒２０を通ることによって排気ガス中に含まれる有害成分が燃焼され除去される。
【００３５】
一方、エンジン８が始動することによって、エンジン冷却水がシリンダボディ８ｂから排気装置１２の冷却水通路Ｗに供給される。このエンジン冷却水は、一部が排気管１６からパイロット水として排水されるものの、大部分が排気マニホールド１３→排気チャンバー１４→触媒保持用フランジ１５→排気管１６→絞り部材２４→連通ホース１７→ウォーターロック１８という順に流れ、前記各部材および触媒２０を冷却する。
【００３６】
排気ガスを採取するには、先ず、船体２を水上に浮かべかつエンジン８を停止させた状態でシート３を船体２から取外す。シート３を取外すことによって、シート下方のメンテナンス用開口２ｃから排気管１６が露出する。その後、前記開口２ｃから手を差し伸べて排気ガス採取口２５を閉塞している栓体を取外し、栓体に代えて排気ガス採取管２７を排気管１６に螺着させる。
【００３７】
このように排気ガス採取管２７を取付けた後にエンジン８を始動させ、触媒２０が活性温度に達した後に排気ガス採取管２７を通して排気ガスを分析装置などに導く。触媒２０が活性温度に達したか否を判定するに当たっては、排気ガス用温度センサ２１で排気ガス温度を検出することによって行う。
【００３８】
排気ガスの採取中は、定常航走時と同様に排気装置１２に冷却水通路Ｗにエンジン冷却水が流れ、排気管１６の冷却水出口２３から絞り部材２４の冷却水穴２４ａを通って排気通路Ｓ中に排出される。このとき、エンジン冷却水は排気ガス採取口２５より下流側に排出されるから、排気ガスによって押し流されて排気ガス採取管２７側に流れることがない。しかも、エンジン冷却水が排気通路Ｓに流れ込む冷却水排出口となる冷却水穴２４ａが排気の下流側を指向しているので、エンジン冷却水は排気ガス採取口２５から離間する方向へ流れる。したがって、排気ガス採取管２７に水分が吸入されることがない。
【００３９】
また、排気管１６は、排気ガス採取口２５と触媒２０との間に排気ガス用温度センサ２１を温度検出部２１ａが排気通路Ｓ中に臨むように取付けてあるから、排気ガスの採取中に排気ガスは前記温度検出部２１ａに当たることによって流れが乱れて攪拌される。したがって、前記温度検出部２１ａの周辺を通る排気ガスを混ぜ合わせた状態で採取できる。
【００４０】
排気ガスを採取し終わった後、排気ガス採取管２７を排気管１６から取外し、栓体を排気ガス採取口２５に螺着させてここを閉塞する。排気管１６は排気ガス採取口２５の周囲に冷却水通路Ｗを延在させているので、排気ガスの採取中に排気ガス採取管２７がエンジン冷却水によって冷却されることから、前記取外し作業を行うときに冷却時間をとらなくてよい。
栓体で排気ガス採取口２５を閉塞した後にシート３を船体２に取付けることによって、排気ガスの採取作業が全て終了する。
【００４１】
さらに、この水上走行船１で海上を航走しているときに例えば転覆したときには、排気装置１２中に海水が排気出口１９ａから逆流することがある。通常はウォーターロック１８より上流側へは海水が逆流することはないが、乗員数が多いときなどで喫水線が相対的に上側に位置づけられる状態で転覆すると、海水がウォーターロック１８より上流側へも逆流することがある。このような場合であっても、この水上走行船１の排気装置１２は排気ガス採取口２５を排気管１６における排気通路Ｓの中心線より上方に配設しているから、逆流した海水が排気ガス採取口２５に達することがない。
したがって、通常使用時に排気ガス採取口２５を閉塞する栓体が海水に晒されるのを防ぐことができる。
【００５０】
また、上述した各実施の形態では、本発明に係る排気装置を水上走行船用ウォータージェット推進機に適用する例を示したが、この推進機に限定されることはなく、他の船舶用推進機、例えば船外機や船内機などにも本発明を適用することができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように第１の発明に係る船舶推進機用排気装置は、触媒を介装した排気管を冷却水によって冷却し、この冷却水を前記触媒より下流側で排気通路中に排出する船舶推進機用排気装置において、前記排気管における前記触媒と前記冷却水排出部との間であって触媒の下流側に、触媒から流出した排気ガスの流れる方向を流出方向とは交差する方向に変える屈曲部と、この屈曲部から一方向に延びる延在部とを設け、この延在部における前記屈曲部から排気ガスの下流方向に離間する部位に、排気ガス採取管を接続する排気ガス採取口を開口させたため、冷却水は排気ガス採取口より下流側に排出されて排気ガスによって押し流されるから、排気ガスを採取するときに排気ガス採取口に取付けた排気ガス採取管に水分が流入することがなく、撹拌された排気ガスを排気ガス採取口から採取することができる。
したがって、排気ガスを採取するときに水分が排気ガスとともに採取されることがないとともに撹拌された排気ガスを採取できることから、排気ガスの分析結果が正確になる。
【００５２】
第２の発明に係る船舶推進機用排気装置は、第１の発明に係る船舶推進機用排気装置において、冷却水排出部を、冷却水排出口が排気の下流側を指向する構成としたため、冷却水を排気ガス採取口から離間する方向へ排気ガスに逆らうことなく排出することができる。
したがって、排気ガスを採取するときに排気ガス採取口に取付けた排気ガス採取管に水分が流入するのを阻止できるから、排気ガスの分析結果がより一層正確になる。
【００５４】
第３の発明に係る船舶推進機用排気装置は、第１の発明に係る船舶推進機用排気装置において、排気ガス採取口と触媒との間の排気管に温度センサを温度検出部が排気通路中に臨むように取付けたため、排気ガスは温度センサの温度検出部に当たることによって流れが乱れて撹拌される。
したがって、温度センサの温度検出部の周辺を通る排気ガスを混ぜ合わせた状態で採取できるから、排気ガスの分析結果が正確になる。
【００５５】
第４の発明に係る船舶推進機用排気装置は、第１の発明に係る船舶推進機用排気装置において、排気ガス採取口を、シートによって開閉される開口部の下方に配設したため、シートを開口部の上方から外して開口部を開くことによって排気ガス採取口が露出する。
【００５６】
したがって、排気ガス採取口の栓体および排気ガス採取管の着脱作業を船体の外側から開口部に手を差し伸べることによって行うことができるから、排気ガスを採取するに当たって作業がし易い。
【００５７】
第５の発明に係る船舶推進機用排気装置は、第１の発明に係る船舶推進機用排気装置において、排気ガス採取口の周囲に冷却水通路を延在させたため、排気ガス採取口に接続した排気ガス採取管が冷却水によって冷却される。
【００５８】
したがって、排気ガス採取管が相対的に低温になるので、排気ガスの採取後に排気ガス採取管を排気管から取外すときに排気ガス採取管が冷却されるまで待たなくてよく、作業時間を短縮することができる。
【００６１】
第６の発明に係る船舶推進機用排気装置は、第１の発明に係る船舶推進機用排気装置において、排気ガス採取口を排気管における排気通路の中心線より上方に配設したため、この船舶推進機用排気装置を搭載した船舶を海上で使用する場合に海水が排気出口から排気管中に逆流したとしても、排気ガス採取口に達し難い。
【００６２】
したがって、通常使用時に排気ガス採取口を閉塞する栓体が海水に晒されて濡れるのを防止できるから、前記栓体が塩分の付着により固着することがなく、排気ガス採取時に栓体を容易に取外すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 水上走行船の側面図である。
【図２】 水上走行船の概略構成を示す平面図である。
【図３】 エンジンを船体の前側から見た状態を示す正面図である。
【図４】 排気管の要部の縦断面図である。
【図５】 排気管の要部の横断面図である。
【図６】 図６は図５における排気管のVI−VI線断面図である。
【符号の説明】
１…水上走行船、８…エンジン、１２…排気装置、１５…触媒保持用フランジ、１６…排気管、２０…触媒、２１…排気ガス用温度センサ、２４…絞り部材、２４ａ…冷却水穴、２５…排気ガス採取口、２７…排気ガス採取管、Ｓ…排気通路、Ｗ…冷却水通路。
Claims (6)
- 触媒を介装した排気管を冷却水によって冷却し、この冷却水を前記触媒より下流側で排気通路中に排出する船舶推進機用排気装置において、前記排気管における前記触媒と前記冷却水排出部との間であって触媒の下流側に、触媒から流出した排気ガスの流れる方向を流出方向とは交差する方向に変える屈曲部と、この屈曲部から一方向に延びる延在部とを設け、この延在部における前記屈曲部から排気ガスの下流方向に離間する部位に、排気ガス採取管を接続する排気ガス採取口を開口させたことを特徴とする船舶推進機用排気装置。
- 請求項１記載の船舶推進機用排気装置において、冷却水排出部を、冷却水排出口が排気の下流側を指向する構成としたことを特徴とする船舶推進機用排気装置。
- 請求項１記載の船舶推進機用排気装置において、排気ガス採取口と触媒との間の排気管に温度センサを温度検出部が排気通路中に臨むように取付けたことを特徴とする船舶推進機用排気装置。
- 請求項１記載の船舶推進機用排気装置において、排気ガス採取口を、シートによって開閉される開口部の下方に配設したことを特徴とする船舶推進機用排気装置。
- 請求項１記載の船舶推進機用排気装置において、排気ガス採取口の周囲に冷却水通路を延在させたことを特徴とする船舶推進機用排気装置。
- 請求項１記載の船舶推進機用排気装置において、排気ガス採取口を排気管における排気通路の中心線より上方に配設したことを特徴とする船舶推進機用排気装置。
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